SINHRONE MASINHRONE MAŠŠINEINE

Sinhrone mašine imaju istu (sinhronu) brzinu obrtanja rotora iobrtnog magnetnog polja statora

Mogu raditi i kao generatori i kao motori

U oba režima rada mogu proizvoditi reaktivnu energiju i predavatije mreži

Najčešće se koriste kao trofazni generatori za proizvodnjuelektrične energije

Sinhroni generatori se prema vrsti pogonskih mašina dele na:- turbogeneratore - pogon sa parnim ili gasnim turbinama- hidrogeneratore - pogon sa vodenim turbinama- dizel generatore - pogon sa dizel motorima

Sinhroni generator snage 15 MVA

SINHRONI GENERATORISINHRONI GENERATORI

Turbogeneratori se koriste u termoelektranama i nuklearnimelektranama i grade se do snaga 2000 MVA i napona do 27 kVHidrogeneratori se primenjuju u hidroelektranama i grade za snagedo 800 MVA i napona 110 kVSnaga dizel generatora zavisi od snage pogonskog dizel motora imože biti do nekoliko desetina MVA

Sinhroni generator može se koristiti samo za proizvodnju reaktivneelektrične snage - tada se naziva sinhroni kompenzator

Stator sinhrone mašine identičan je po konstrukciji statoruasinhrone mašine

Konstrukcija sinhronih maKonstrukcija sinhronih maššinaina

Magnetno kolo statora sastoji se od tankih i međusobnoizolovanih limova

Namotaj je smešten u žlebovimastatora

Izgled statora sinhrone mašine

Namotaj statora je trofazni, a kroz namotaj rotora propušta sejednosmerna struja

cilindrični rotor- sa neistaknutim polovima -

- sa istaknutim polovima -

Namotaj rotora je pobudni namotaj Njegovo napajanje se ostvaruje pomoću dva klizna prstena na

vratilu i četkica pričvršćenih na statoru Rotor može biti:

CilindriCilindriččni rotorni rotor

Rotor sa istRotor sa istaknutaknutim polovimaim polovima

- ožlebljen rotor, najčešće jeod masivnog gvožđa

- jezgro je od punog gvožđa iima isturene polove

- namotaji su sastavljeni izsekcija i smešteni užlebovima

- namotaji su postavljeni okojezgra svakog pola

Turbogeneratori (za pogon se koriste parne turbine) - velike perifernebrzine rotora (3000 i 1500 ob/min) i velike obrtne mase

Konstrukcija rotora zavisi od vrste pogonske mašine koja obezbeđujespoljnu mehaničku snagu

CilindriCilindriččni rni rotor turbogeneratoraotor turbogeneratora

- rotor je cilindričan, velike aksijalne dužine i malog prečnika, sašto ravnomernijim rasporedom namotaja po obimu

- turbogeneratori se uvek postavljaju horizontalno

Hidrogeneratori (pogon vodenim turbinama) - brzine rotora od 50 -1000 ob/min) i velike obrtne mase

- rotor je sa istaknutim polovima, manje aksijalne dužine i većegprečnika

Rotor hidrogeneratoraRotor hidrogeneratorasa istaknutim polovimasa istaknutim polovima

Šema veze trofaznog dvopolne sinhrone mašine

Broj magnetnih polova na rotoru je dva, kao i magnentih polovaobrtnog magnetnog polja

U motorskom režimu rada stator sinhrone mašine priključen je natrofaznu električnu mrežu

Ako se rotorski namotaj priključi na jednosmerni napon,jednosmerna struja će stvoriti magnetno polje konstantnog fluksa

SINHRONISINHRONI MOTORIMOTORI

Struje u statoru proizvode obrtno magnetno polje koje se vrtibrzinom:

Rotor ima veliku masu i inerciju, a obrtno polje rotira velikombrzinom, pa magnetni polovi polja statora i rotora ne mogu da se“zakače”

Kada magnetni pol N obrtnog polja statora pređe preko S polamagnetnog polja rotora, S pol rotora teži da prati N pol statora,dolazi do kretanja rotora polovi rotora „zakačili“ su se ili „zalepili“za stator

Sinhroni motor okreće se konstantnom brzinom

Brzina obrtanja sinhronog motora ne zavisi od opterećenja radnemašine koju motor pokreće

Važno je samo da moment radne mašine nije toliko veliki damotor ispadne iz sinhronizma (dešava se kada snaga magnetneveze između statora i rotora nije dovoljna da magnetno poljerotora prati obrtno magnetno polje statora)

Potrebno je rotor dovesti na brzinu obrtanja koja je približnojednaka brzini obrtnog polja statora

Ako se to učini, magnetni polovi će se "zalepiti" i rotor će nastavitida se obrće sa jakim obrtnim momentom i na njegovu osovinumoći će da se priključi radna mašina

Rotor sinhronog motora može se dovesti na sinhronu brzinuobrtanja na tri načina:

priključenjem na njegovo vratilo drugog pomoćnog motora

asinhronim pokretanjem, ako se u rotor ugradi dodatni (zaletni)kavez

korišćenjem pretvarača frekvencije postavljenog između mrežei motora

Pokretanje pomoćnim motorom skupo je i nije praktično, jerzahteva mehaničko spajanje

Asinhrono pokretanje: u rotor sinhronogmotora ugrađuje se dodatni (zaletni) kavez

- Namotaj rotora se zatim priključuje na izvor jednosmerne struje

- Pomoću zaletnog kaveza motor se pokreće kaoasinhroni i dostiže brzinu koja se malo razlikujeod brzine obrtanja obrtnog polja statora

- Pošto je razlika brzina obrtanja vrlo mala, u motoru se javlja tzv.“uskočni” moment, koji rotor dovodi na sinhronu brzinu obrtanja

- U normalnom radu kavez ne smeta, jer se u njegovim štapovimaništa ne indukuje (brzina rotora jednaka je brzini polja)

- Pored pokretanja, kavez na rotoru prigušuje oscilacije struje iamortizuje mehaničke udare na vratilu za vreme prelaznih pojava

Pokretanje frekventnim pretvaračem vrši se tako što se, priuključenoj pobudi rotora, frekvencija na frekventnom pretvaračupodesi na malu vrednost, čime se ostvaruje mala brzina obrtnogpolja statora

Postepenim povećavanjemfrekvencije na izlazufrekventnog pretvaračapovećava se brzina obrtanjarotora motora, sve dodostizanja nominalnesinhrone brzine obrtanja :

Pri radu sinhronog motora postoje dvaobrtna magnetna polja:

- jedno, koje se dobija obrtanjem rotora samagnetnim polovima (Φp)

- drugo, od naizmeničnih struja u namotajustatora (Φa)

Sinhroni motor kao sredstvo za popravku faktora snage mreSinhroni motor kao sredstvo za popravku faktora snage mrežžee

Iz ova dva obrtna magnetna polja dobijase rezultujuće polje (fluks Φrez) koje unamotaju statora indukuje protivelektromotornu silu Ea, suprotnog smeraod napona U na koji je motor priključen

Struja Ia u namotaju statora zaostaje ufazi iza napona U za ugao

Struja statora Ia stvara magnetni fluks Φa , pa i on zaostaje izanapona U za ugao

Ako je motor priključen na mrežustalnog napona U - snaga motoramenja se samo ako se menja Iacosφ

Snaga sinhronog motora:

cos3 a IUP

Ako se opterećenje motora ne menja:

const.cosa I

Kako je Ia ~ Φa važiće i:

const.cosa Φ

što predstavlja projekciju vektora Φa na pravac vektora U

Pri jednoj pobudnoj struji (Ip’’) i fluksu (Φp’’), ugao φ=0 i strua Ia’’ inapon U su u fazi

Kada se menjaju vrednosti pobudnestruje Ip, odnosno fluksa Φp, temenatrouglova (C, C’, C’’ i C’’’) moraju ostatina istoj pravoj

Ako se smanji pobudna struja (Ip’)smanjuje se Φp’, povećava se ugao φ(φ' na slici) i struja statora Ia’ višezaostaje za naponom U

Daljim povećanjem pobudne struje (Ip’’’), struja u statoru Ia’’’prednjači naponu U

U mrežama naizmenične struje asinhronimotori čine da je struja fazno pomerenaunazad od napona (I1)

Da bi se poboljšao faktor snage (cos)može se upotrebiti veći sinhroni motor zapogon neke veće mašine radilice

Povećavanjem pobudne struje sinhronogmotora (I2) on će imati struju koja faznoprednjači naponu U

Vektorskim slaganjem ove struje sa strujom asinhronih motora rezultujuća struja (Irez) pomerena je unazad od napona U za manjiugao povećava se ukupan faktor snage cos

Sinhroni motor može se upotrebiti zapokretanje kompresora, ventilatora, itd.

Prednosti:- dobar faktor snage- visok stepen korisnog dejstva- izdržava znatna preopterećenja- neosteljiv je na varijacije napona

Nedostaci:- pokreće se specijalnim kratkopojenim namotajem na rotoru ili

malim asinhronim motorom- puštanje u rad zahteva sinhronizaciju- pri velikim preopterećenjima može ispasti iz sinhronizma i stati- za pobudni namotaj potrebna je jednosmerna struja- broj obrtaja ne može se menjati

Tipičan izgled sinhronog motora velike snage (više stotina kW):

Sinhroni motori malih snaga:

• Koriste se tamo gde je neophodno precizno i kvalitetnoupravljanje

• Izuzetno su važni za primenu u robotici, alatnim mašinama iservopogonima